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化工废水处理-混凝沉淀法-苏州宏旺污水处理设备厂家直售

发表时间:2020-07-16 12:04

沉淀法是水处理中最基本的方法之一,它是利用水中悬浮物颗粒的可沉降性,在重力作用下发生下沉而达到固液分离的一种物理过程。按照废水的性质和处理要求的不同,沉淀处理工艺可以应用于废水的预处理、废水生物处理前的初步处理、生物处理后的固液分离以及污泥处理阶段的污泥浓缩等。

1 沉淀的类型

环保水处理然不过去的工艺:沉淀的基本理论和设计


按照水中悬浮物颗粒的浓度、性质及絮凝性能的不同,沉淀可分为以下几种类型。

(1) 自由沉淀

悬浮物颗粒的浓度低,在沉淀过程中呈离散状态,互不黏合,不改变颗粒的形状、尺寸及密度,各自完成独立的沉淀过程。这种类型多发生在沉砂池、初沉池初期。

(2) 絮凝沉淀

悬浮颗粒的浓度比较高(50~500mg/L),在沉淀过程中能发生絮凝作用,使悬浮颗粒互相碰撞凝结,颗粒质量逐渐增加,沉降速度逐渐加快。经过混凝处理的水中颗粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均属絮凝沉淀。

(3) 拥挤沉淀

悬浮颗粒的浓度很高(大于500mg/L).在沉降过程中,产生颗粒互相干扰的现象,在清水与浑水之间形成明显的交界面(混液面),并逐渐向下移动,因此又称成层沉淀。活性污泥二沉池的后期、浓缩池上部等均属拥挤沉淀。

(4) 压缩沉淀

悬浮颗粒浓度特高(以至于不再称水中颗粒浓度,而称固体中的含水率)。在沉降过程中.颗粒相互接触,靠重力压缩下层颗粒,使下层颗粒间隙中的液体被挤出界面上流,固体颗粒群被浓缩。活性污泥二沉池污泥斗中、浓缩池中污泥的浓缩过程属此类型。

2 悬浮物在静水中的沉淀

环保水处理然不过去的工艺:沉淀的基本理论和设计


2.1 沉淀速度公式

为了说明影响颗粒沉淀的主要因素,现以单位球形颗粒的自由沉淀为例加以说明。颗粒在重力、浮力的作用下,开始下降(或者上浮),由于水的阻力作用,短时间内很快达到受力平衡,以匀速下沉。

在大多数情况下,Re<l(Re为雷诺数),颗粒下降引起周围水流的扰动,处于层流状态。在层流时,沉降速度

环保水处理然不过去的工艺:沉淀的基本理论和设计


2.2 沉淀试验

沉淀试验用来判定水中颗粒的沉淀性能,并根据所要求的沉降效率确定沉降时间和沉降速度这两个基本的设计参数。

3 理想沉淀池的沉淀原理

环保水处理然不过去的工艺:沉淀的基本理论和设计


悬浮颗粒在静水中沉淀试验与实际沉淀池的差别比较大,为了分析悬浮颗粒在实际沉淀中的运动规律及其沉淀效果,提出一种理想沉淀池的模式。理想沉淀池由流入区、沉降区、流出区和污泥区四部分组成。

3.1 理想沉淀池的三种假定

  1. 污水在池内呈推流式水平流动,沿水流方向任意横断面上任意一点的水流速度均等于V。

  2. 人口断面AB处污水中悬浮颗粒的浓度和粒度分布均匀,悬浮颗粒的水平流速等于水流流速v,悬浮颗粒处于自由沉淀状态,沉淀速度u固定不变。

  3. 悬浮颗粒沉到池底即认为被除去。

环保水处理然不过去的工艺:沉淀的基本理论和设计


3.2 理想沉淀池理论分析

按照上述假设,悬浮颗粒在沉淀池内的运动轨迹是一系列倾斜的直线,污水从进口到出口的流动时间就是沉淀历时t(t=L/v)。下面分三种情况讨论。

  1. 从A点进人的颗粒中,肯定存在某一粒径的颗粒,在沉淀历时t内,刚好沉淀到池底(沉降高度H),见图2-2中沉降轨迹Ⅲ,该颗粒的沉降速度称为截流沉速u0。

  2. 如果颗粒沉降速度u>u0,则在沉淀历时t内,可沉降高度大于池深H,能够沉于池底部B’点以前,见图2-2中沉淀轨迹I。

  3. 如果沉速u<u0,则在沉淀历时t内,可沉降高度h小于池深H,将出现两种情况:其中靠近水面的颗粒,无法沉到池底,会被水带出,见图2-2中沉降轨迹Ⅱ虚线;而另一部分接近池底的颗粒(离池底高度小于H),能沉于池底,见图2-2中沉降轨迹Ⅱ实线。可见,对于一定尺寸的理想沉淀池,池内的水平流速只与沉淀历时有关,并不影响悬浮颗粒物的沉降性能。截流沉速u0的含义可以理解为:具有该沉降速度的颗粒是能全部去除的最小颗粒。所以截流沉速u0是设计沉淀池时首先要确定的一个参数。

在理想沉淀池中,水平流速v和沉速u0都与沉淀时间t有关。

表面负荷率表示在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量,单位m2/(m”·s)或m’/(m2h),其数值等于截留沉速,但含义不同。

3.3 综合分析结论

(1)沉淀池的沉淀效率只与设定的截流沉速(或沉淀池的表面负荷)和悬浮颗粒的粒度分布有关,设定的截流沉速越小、悬浮颗粒粒径越大,则沉降效率越高。

(2)沉淀池容积一定时,降低池深,则可增大表面积,进而可降低表面负荷,提高沉淀池的沉降效率,这就是“浅池理论”,也是斜板(管)沉淀池的理论基础。

应该注意,在实际沉淀池中,由于紊流、水温、进出口水流不匀等因素的影响,污水在池内流动、沉淀情况与理想沉淀的假设条件有出入。在实际设计沉淀池时,常采用对静态沉淀实验数据加修正系数的方法来确定设计参数。实际运行的沉淀池与理想沉淀池是有区别的,横向速度分布不匀比竖向速度分布不匀更降低沉淀效率。一些沉淀池还存在死水区。由于水温变化及悬浮物浓度的变化,进入的水可能在池内形成股流。如进水温度比池内低,进水密度比池内大,则形成潜流;相反,则出现浮流状态。由于紊流扩散与脉动,颗粒的沉淀受到干扰。

衡量水流状态常采用雷诺数(Re)、弗罗德数(Fr)及容积利用系数这几种指标。雷诺数是水流紊乱状态的指标,控制雷诺数在500以下,水流处于层流状态。容积利用系数是水在池内的实际停留时间与理论停留时间的比值,如有股流或偏流存在,或者池内存在死水区,实际的池内停留时间将远小于用池容积和流量相除所得的理论停留时间。容积利用系数可作为考察沉淀池设计及运行好坏的指标。

由于实际沉淀池受各种因素的影响,采用沉淀试验数据时,应考虑相应的放大系数。设计的表面负荷应为试验值的1/1.25~1/1.7倍。


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